機器人在實際落地的過程中，離不開 IMU 運動感知能力。那么，機器人從實驗室到產業(yè)化會遇到哪些挑戰(zhàn)？IMU 在平衡運控導航上的能力如何？車規(guī)級的 IMU 能否用于機器人？

近日，在上海由蓋世具身智能與上海智能汽車軟件園聯(lián)合舉行的“第四屆具身智能機器人產業(yè)發(fā)展論壇”¹上，導遠科技機器人行業(yè)負責人刁品昊做了報告《車規(guī)級 IMU 讓機器人更穩(wěn)健、可靠》，進行了 IMU 方面的相關分享。

刁品昊丨導遠科技 機器人行業(yè)負責人

1   機器人從實驗室到量產會遇到四個挑戰(zhàn)

從導遠角度，機器人從實驗室到量產會遇到四個核心挑戰(zhàn)。

第一，硬件的性能。機器人在多自由度的運動過程

中，要保持機器人的平衡。

第二，量產的 一致性。早期在實驗室里搭一個 Demo，或者手攢一個機器人是相對容易的。但是現(xiàn)在包括未來要交付百臺、千臺、萬臺甚至百萬臺規(guī)模時，如何保持機器人性能的一致性？

第三，系統(tǒng)的可靠性。例如，機器人全身有十幾個電機，電磁環(huán)境比較復雜；另外機器人需要做跳躍、翻轉等動作，在這些復雜的運動場景下，如何保持系統(tǒng)的可靠性？

最后，人們可能會忽視安全性。因為機器人需要與人 / 現(xiàn)實過世界做交互，那么在交互的過程中，如何保障人類的安全？

2   IMU解決了機器人的三個問題

如果把 AI 大模型比喻為機器人的大腦，那么 IMU就是機器人的前庭系統(tǒng)，主要解決了三個問題。

第一，保持機器人的平衡與穩(wěn)定。通過實時感測，可以讓機器人在行進過程中保持穩(wěn)定。

第二，精準的運動控制。例如在執(zhí)行一些任務時，諸如夾爪的抓取，做跳躍等動作，通過對姿態(tài)的實時解析，能夠保證做這些任務時能夠達到人們想要的效果。

最后，定位與導航。與智能汽車不同，機器人大部分是在室內工作，難以接收到 GPS 等衛(wèi)星信號，所以在多傳感器融合中，IMU 是一個關鍵。

3  機器人需要什么樣的IMU？

車規(guī)級 IMU 供應商導遠認為，車規(guī)級的 IMU 適合機器人的應用。原因如下。

第一，汽車與機器人對 IMU 有相似的性能需求，都對 IMU 的輸出頻率和輸出精度有很高的要求。

第二，都需要適應極端的工作環(huán)境。未來機器人是全球部署的，因此工作環(huán)境可能是在比較寒冷的北方，也有可能在赤道地區(qū)，而 IMU 本身又是對溫度極為敏感的。車規(guī)級的器件溫度可以覆蓋 -40℃~105℃，這種寬廣的工作溫度范圍，同樣可以使機器人在各個場景下工作。

第三，抗沖擊性，例如需要翻滾跳躍時，最高的沖擊能夠達到 2 kJ/m²。

第四，量產規(guī)模的高度一致性。車規(guī)級 IMU 已經(jīng)經(jīng)過百萬級的量產交付，對整個產品的性能做了充分的驗證，并且因為得益于汽車的產量大，其成本也相對于工規(guī)產品有較大的優(yōu)勢。

最后，同樣需要功能安全。當前的具身機器人行業(yè)，安全是容易忽視的點。在汽車領域，往往要求 SOTIF 或者 SOD 的功能安全，但是現(xiàn)在在一些機器人表演的場景里，機器人跌倒了之后，程序依然在跑，甚至已經(jīng)發(fā)生了機器傷人的事件。因此，未來擁有功能安全等級的傳感器會更加符合未來行業(yè)的發(fā)展趨勢。

4  導遠在IMU行業(yè)內的表現(xiàn)

導遠是車規(guī)級 IMU 行業(yè)的領導廠商之一。公司成立 12 年以來，獲得了多個業(yè)內第一。據(jù)導遠介紹，截至 2025 年 9 月底的統(tǒng)計，首先是全球首家量產車規(guī)級 MEMS 組合導航的公司。車載高精度定位在中國和全球的裝車量也是業(yè)內第一，國內的市占率超過 50%，在全球的市占率在 27 .6%。累計裝車 427 萬臺，出貨量目前也是業(yè)內最高的，也是唯一進入國際 OEM 的高精度定位解決方案的供應商。

導遠已與超過 20 家明星機器人公司達成了合作，包括雙足的人形機器人、輪式機器人、四足機器狗，都能看到導遠的產品。

5  導遠IMU方案的特色

基于汽車的需求，導遠構建了以芯片、模組為系統(tǒng)體系的全棧式解決方案。

對于模組，有的客戶需要六軸的，有的需要九軸的，有的需要帶磁力計的，也有的需要帶姿態(tài)輸出，為此，導遠構建了平臺化的產品，可以根據(jù)客戶不同的需求，有針對性地提供產品。

導遠也是目前業(yè)內唯一一家在汽車領域掌握了從芯片設計到封裝測試的全鏈路自主可控的本土廠商，其中陶瓷封裝是導遠的護城河。

為何陶瓷封裝很重要？因為傳統(tǒng)上，諸如消費級的 MEMS 芯片是塑封的，塑封在長期使用中，外部的濕氣有可能進入到芯片內部，對其中的微機電結構造成濕氣的侵蝕和化學的腐蝕。而陶瓷封裝非常堅硬，熱膨脹系數(shù)較低，同時導遠在陶瓷封裝結構內充了惰性氣體。經(jīng)過導遠的測試，其長期耐久性與穩(wěn)定性比塑封芯片提升了 70%。同時因為是車規(guī)級工藝，可以保證機器人在十多年的生命周期里能依然保持穩(wěn)定的性能。

最后，在標定與測試方面，導遠自研了高精度的旋轉轉臺，角度精度可以測量到 0.0001°，同時模組幾何對準誤差可以控制在 0.05°以內。

6  導遠IMU的性能優(yōu)勢

導遠向機器人行業(yè)推出的 IMU 有 6 個優(yōu)勢。

首先，高帶寬、低延遲。有高頻的輸出頻率，較大的量程，能夠滿足 90% 的使用場景。

第二，高精度、低噪聲。鄰邊陀螺的不穩(wěn)定性控制在 1° /h，無論機器人是在靜止還是低速的運動過程中，不會讓感知系統(tǒng)產生幻覺。

第三，小尺寸與低功耗，使機器人有更長的續(xù)航時間。

第四，車規(guī)級的工藝。導遠做了全溫區(qū)的精準補償，從 -40℃~+105℃，能夠覆蓋機器人 95% 以上的溫度區(qū)間。

第五，內置了多模態(tài)的算法，可以適應凹凸地面，以及爬坡、樓梯等一些復雜的場景。

第六，導遠根據(jù)客戶的不同協(xié)議，例如有的客戶需要串口 (RS-232、RS-485)，有的需要 EtherCAT，導遠的平臺化方案使客戶可以即插即用，降低了使用門檻。

7  用“精密工程 + 智能制造”保證質量

導遠公司是 2014 年成立的，總部設在廣州。在廣州、北京、上海、合肥有研發(fā)中心，在廣州有總裝生產基地，在江蘇南通有一家自建的芯片封測廠。早在10 年前的 2016 年，導遠預見到時空智能未來會與智能出行相融合，所以進軍自動駕駛行業(yè)。2017 年拿到了第一個國內主機廠的定點，2019 年建立了專用的芯片封測生產線，2021 年拿到了全國 11 家主機廠的定點，2023 年正式進軍海外，并且拿到了一些國外頭部主機廠的定點。

2014 年導遠開始自研芯片，2025 年自研芯片已經(jīng)獲得 AEC-Q100 認證，并且開始與頭部機器人公司正式合作。

很多客戶會問導遠：如何保證質量？答案是：精密工程 + 智能制造。導遠建立了完整的數(shù)字化制造架構，能夠實現(xiàn)實時的可視化監(jiān)控，并且對全流程進行追溯。因此產線的良率超過了 99%，ppm 小于 20。

目前 , 導遠有了車規(guī)級的規(guī)?；慨a能力，IMU 年產能可以超過 300 萬顆，因此在未來機器人行業(yè)大爆發(fā)時，機器人的保有量可能會達百萬臺以上，導遠的這種量產交付能力，可以為整個行業(yè)實現(xiàn)規(guī)模交付。

注：

¹ 此論壇由蓋世具身智能與上海智能汽車軟件園聯(lián)合主辦。

（本文來源于《EEPW》202604）